JP2007260244A - 殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の乾熱殺菌よりもさらに殺菌レベルを向上させ、一層安全且つ安心な空間を提供すること。
【解決手段】本体に設けられた空気吸入口１３から吸入した空気が流路ＲＲ１〜５を通過する間に当該空気中に存在する細菌などを殺菌して空気排出口１４から排出する殺菌装置１であって、流路中に、当該流路を通過する空気を加熱するための電熱ヒータ２１が設けられており、且つ、電熱ヒータ２１により加熱されることによって酸素ラジカルを発生する酸素ラジカル発生物質３４が設けられており、流路を通過する空気中に存在する細菌などを、電熱ヒータ２１による高温と酸素ラジカル発生物質３４が発生する酸素ラジカルとによって殺菌するように構成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、室内に設置されて吸入した空気中に存在する細菌などを殺菌する殺菌装置に関する。

従来より、空気中に存在する細菌やウイルスを殺菌するために、種々の形式の殺菌装置が用いられている。その中でも、空気を１６０℃程度に加熱する乾熱殺菌による殺菌装置が、取り扱いの容易さなどからしばしば用いられている。

しかし、通常の乾熱殺菌では、殺菌効果を得るために１６０℃の雰囲気下において２〜３時間の熱処理が必要とされている。また、通常の乾熱殺菌では充分な殺菌効果は期待できないとされている。

また、病院の待合室や介護施設のロビー、または医療現場や製薬会社の動物実験のチャンバーなどにおいて、感染防止の目的のためにＨＥＰＡフィルターを用いて室内の空気の清浄化が行われている。しかし、これについても殺菌効果は不十分であり、院内感染などを十分に防止できているとはいえない。また、結核病棟などのように空気感染が懸念される現場においても同様であり、その改善が強く望まれている。ＳＡＲＳ菌や鳥インフルエンザの感染防止においても同様である。

本出願人は、吸入した空気を２００℃以上に加熱するとともに加熱空気を数秒ないし数十秒の間滞留させるようにした小型の殺菌装置を先に提案した（特許文献１）。この殺菌装置は、病原菌を含む空気を本体内に取り込み、取り込んだ空気を２００℃以上の空間に数秒間以上通す構造となっている。
特開２００４−２３６８９６

上に述べたように、特許文献１の殺菌装置によると、ほとんどの細菌を死滅させることが可能であり、例えば１０億個のバチルス菌を数十個にまで減少させることが可能であるが。しかし、さらに殺菌レベルを向上させ、より一層安全且つ安心な空間を提供することが望まれている。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、従来の乾熱殺菌よりもさらに殺菌レベルを向上させ、一層安全且つ安心な空間を提供することを目的とする。

本発明に係る殺菌装置によると、本体に設けられた空気吸入口から吸入した空気が流路を通過する間に当該空気中に存在する細菌などを殺菌して空気排出口から排出する殺菌装置であって、前記流路中に、当該流路を通過する空気を加熱するための電熱ヒータが設けられており、且つ、前記電熱ヒータにより加熱されることによって酸素ラジカルを発生する酸素ラジカル発生物質が設けられており、前記流路を通過する空気中に存在する細菌などを、前記電熱ヒータによる高温と前記酸素ラジカル発生物質が発生する酸素ラジカルとによって殺菌するように構成される。

好ましくは、前記酸素ラジカル発生物質は、Ｃ１２Ａ７であり、前記電熱ヒータの表面に設けられる。

また、別の構成では、前記酸素ラジカル発生物質は、前記電熱ヒータの一部の表面にのみ設けられており、前記電熱ヒータは、前記酸素ラジカル発生物質の設けられていない部分の発熱量を調整することによって温度調整を行うように制御される。

さらに別の構成では、前記流路中に、前記電熱ヒータによって加熱される前の空気と加熱された後の空気との間で熱交換を行うための熱交換器が設けられており、前記酸素ラジカル発生物質は、前記電熱ヒータの一部の表面にのみ設けられており、前記電熱ヒータは、当該殺菌装置の起動時において空気の温度を殺菌に必要な温度まで加熱する際に前記酸素ラジカル発生物質の設けられていない部分をも含めて発熱させ、空気の温度が殺菌に必要な温度まで上昇した後においては前記酸素ラジカル発生物質の設けられている部分のみを発熱させるように制御される。

また、前記空気吸入口の近辺に、吸入した空気に紫外線を照射して殺菌を行うための紫外線ランプが設けられる。

本発明によると、従来の乾熱殺菌よりもさらに殺菌レベルを向上させ、一層安全且つ安心な空間を提供することができる。

図１は本発明に係る殺菌装置１の外観を示す斜視図、図２は殺菌装置１の断面図、図３は電熱ヒータ２１の形状の例を示す斜視図、図４は電熱ヒータ２１の構造の例を示す平面図および正面図、図５は他の実施形態の電熱ヒータ２１Ｂの構造の例を示す正面図である。

図１および図２において、殺菌装置１は、合成樹脂または金属などからなって外形が縦長の直方体形状の本体ケース１１を有する。本体ケース１１の下部に２個のキャスター１２が取り付けられており、本体ケース１１の前方を少し持ち上げることにより床面ＦＬ上を転がして容易に移動させることが可能である。

本体ケース１１には、その前面の下方に多数の空気孔を有する空気吸入口１３が設けられている。空気吸入口１３には、空気清浄のための図示しないフィルタが設けられている。また、本体ケース１１の上面の後方には、空気通路を有する空気排出口１４が設けられている。

図２において、殺菌装置１の内部は、空気吸入口１３の側と空気排出口１４の側とが隔壁１６によって仕切られており、空気吸入口１３から空気排出口１４に至るまでの空気の流路中に熱交換器１７が配置されている。

空気吸入口１３の内側には、吸入した空気に紫外線を照射して殺菌を行うための紫外線ランプ１８が設けられている。空気排出口１４の内側には空気を排気するためのファン１５が設けられている。

熱交換器１７は、その内部に電熱ヒータ２１が設けられており、電熱ヒータ２１によって加熱される前の空気と加熱された後の空気との間で熱交換が行われるようになっている。つまり、空気吸入口１３から吸入された空気は、流路ＲＲ１を通り、熱交換器１７の上部から流路ＲＲ２に入り、下降して電熱ヒータ２１が設けられた流路（加熱室）ＲＲ３に入り、そこから上昇して流路ＲＲ４に入り、熱交換器１７の上方から出て流路ＲＲ５に至り、ファン１５によって空気排出口１４から外部に排出される。

したがって、空気は、電熱ヒータ２１が設けられた流路（加熱室）ＲＲ３において最も高い温度に加熱され、加熱された空気が流路ＲＲ４を上昇する。そのときに、流路ＲＲ４を上昇中の空気と流路ＲＲ２を下降中の空気との間で熱交換が行われ、流路ＲＲ２に入ってきた空気は流路ＲＲ４を上昇する高温の空気によって加熱（予熱）される。このような熱交換のために、熱交換器１７の壁面２２などには多数のフィンなどが設けられて空気の接する表面積が大きくされているが、それ自体は公知の種々の構造を採用することが可能であるから、その図示および説明は省略する。

さて、電熱ヒータ２１は、流路ＲＲ３を通過する空気を加熱するためのものであるが、電熱ヒータ２１には、加熱されることによって酸素ラジカルを発生する酸素ラジカル発生物質が設けられている。

図３および図４に示すように、電熱ヒータ２１は、内部にニクロム線などからなるヒータ３１が配置され、その外部がセラミックスによって矩形の板状に固められており、その下面には、ヒータ３１に電力を供給するための電極端子３２ａ，３２ｂが設けられている。なお、ヒータ３１は、例えば、２００〜１２００ワット程度の電力を消費するものが用いられる。

セラミックスからなる本体３３の上面に、高温で酸素ラジカルを発生する酸素ラジカル発生物質３４からなる層が形成されている。酸素ラジカル発生物質３４からなる層は、例えば、本体３３の表面にコーティングまたは塗布することによって、０．１〜１ｍｍ程度、例えば１０分の数ｍｍ程度の厚さに形成される。

酸素ラジカル発生物質３４は、Ｃ１２Ａ７（１２ＣａＯ・７Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を含んで構成されている。Ｃ１２Ａ７は、酸化アルミを７モルと酸化カルシウムを１２モルの割合で調合したものの焼結体であり、加熱することによって大量の酸素ラジカル（または、負酸素イオン、負電荷酸素原子ともいう）を発生する。発生した酸素ラジカルは、強力な酸化力を持ち、そのＤ値はバチルス菌をも１０分の１以下に減少させる能力を持つ。なお、このような酸素ラジカル発生物質３４それ自体については特開２００５−３４３７５４に記載されており、そこに開示された物質または装置を本実施形態の酸素ラジカル発生物質３４として用いることができる。

したがって、電熱ヒータ２１は、電極端子３２ａ，３２ｂに電圧を印加してヒータ３１に電流を流すことによって発熱し、これによって本体３３の表面を数百度から５００度程度またはそれ以上の温度に加熱することができる。

なお、図示は省略したが、殺菌装置１には、商用電源に接続するための電源コード、オンオフのためのスイッチ、ファン１５、紫外線ランプ１８、および電熱ヒータ２１の制御のための制御装置、および動作確認のための表示灯などが設けられている。

次に、上のように構成された殺菌装置１の動作について説明する。

殺菌装置１に電源を接続してオンにすると、ファン１５が回転し、殺菌装置１が設置された室内の空気が空気吸入口１３から吸入される。ここで空気はフィルタによって清浄化され、紫外線ランプ１８による殺菌が行われる。流路ＲＲ２を通ることによって予熱され、流路ＲＲ３に入ることによって最高の温度まで加熱される。

一方、電熱ヒータ２１に電源が供給されることにより、流路ＲＲ３内の温度が上昇するとともに、酸素ラジカル発生物質３４が加熱されて酸素ラジカルが発生し、発生した酸素ラジカルは流路ＲＲ３内に充満するととも、一部は殺菌装置１の各部に拡散する。

したがって、流路ＲＲ３に入った空気は、１６０℃以上の高温、例えば２５０℃程度の高温と酸素ラジカルによる強力な酸化力とによって殺菌される。高温と酸素ラジカルとの複合作用によって、またこれに紫外線ランプ１８の殺菌力を複合させることにより、１０億個のバチルス菌を数個または０にまで減少させることが可能である。また、ウイルスをも不活化させることが可能である。

このように、本実施形態の殺菌装置１によると、従来の乾熱殺菌よりもさらに殺菌レベルを向上させ、一層安全且つ安心な空間を提供することができる。

また、殺菌装置１を起動した時点では、熱交換器１７の各部が温まっていないので、当所は電熱ヒータ２１に最大の電力を供給して加熱を行う。しかし、しばらくして温度が上がってくると、熱交換器１７内において排出側の加熱された空気が吸入側の空気を予熱するので、外部に失われる熱量に相当する分のみを電熱ヒータ２１が発熱すればよい。したがって、起動時には例えば１２００ワットの電力を供給し、定常運転時には例えば２５０ワット程度の電力を供給することで正常な運転が行われる。このような電力制御は、サイリスタやトランジスタなどを用いてヒータ３１の電流を制御することによって行うことが可能である。

このように、本実施形態の殺菌装置１は、空気を高温に加熱し且つ加熱によって酸素ラジカルを発生するものでありながら、電熱ヒータ２１の発生する熱を有効に利用し、熱効率が良好であるので、低消費電力で運転することができる。

さて、定常運転においては電熱ヒータ２１に供給する電力は少なくてよいので、起動時用と定常運転用の２つのヒータを設けておいてもよい。そのような電熱ヒータ２１Ｂの例を次に説明する。

図５において、電熱ヒータ２１Ｂは、セラミックスからなる本体３３Ｂの内部に、電力の大きなヒータ３１Ｂａと電力の小さなヒータ３１Ｂｂとが埋め込まれている。酸素ラジカル発生物質３４Ｂは、ヒータ３１Ｂｂが埋め込まれた部分の本体３３Ｂの表面にのみ設けられている。一方のヒータ３１Ｂａは主として空気を加熱するためのものであり、他方のヒータ３１Ｂｂは主として酸素ラジカル発生物質３４Ｂを加熱するためのものである。それぞれのヒータ３１Ｂａ，３１Ｂｂに対して個別に電力を供給するための電極端子３２Ｂａ〜ｃが設けられている。なお、ヒータ３１Ｂａは、例えば５００〜１０００ワット程度、ヒータ３１Ｂｂは例えば２００〜５００ワット程度である。

殺菌装置１の起動時には、両方のヒータ３１Ｂａ，３１Ｂｂに最大の電力が供給され、空気の加熱が行われ且つ酸素ラジカルを発生させる。熱交換器１７の温度が上昇して定常運転状態になると、ヒータ３１Ｂａの発熱量は調整され、例えばヒータ３１Ｂａがオフとされ、これによって主としてヒータ３１Ｂｂによって空気の加熱と酸素ラジカル発生物質３４Ｂの加熱とが行われる。ヒータ３１Ｂｂのみがオンした状態であっても、酸素ラジカル発生物質３４Ｂはヒータ３１Ｂｂに対応した部分に設けられているから、これによって正常に酸素ラジカルが発生する。

このように、電熱ヒータ２１Ｂは、起動時において空気の温度を殺菌に必要な温度まで加熱する際に酸素ラジカル発生物質３４Ｂの設けられていない部分であるヒータ３１Ｂａをも含めて発熱させ、空気の温度が殺菌に必要な温度まで上昇した後においては酸素ラジカル発生物質３４Ｂの設けられている部分であるヒータ３１Ｂｂのみを発熱させるように制御されている。

つまり、電熱ヒータ２１Ｂでは、酸素ラジカル発生物質３４Ｂの設けられていない部分であるヒータ３１Ｂａの発熱量を調整することによって、熱交換器１７における温度調整を行うように制御されている。

したがって、酸素ラジカル発生物質３４Ｂによる酸素ラジカルの発生を効果的に行えるとともに、熱交換器１７における加熱のための熱効率が向上し、殺菌装置１の全体の消費電力を抑えることができる。

上に述べた実施形態においては、酸素ラジカル発生物質３４Ｂを１つの電熱ヒータ２１Ｂの一部の表面に設けたが、これに代えて、複数の電熱ヒータを設けておき、そのうちの一部の電熱ヒータの上面の全部に酸素ラジカル発生物質を設けてもよい。つまり、この場合には、空気の加熱のための専用の電熱ヒータと、酸素ラジカルの発生のための専用の電熱ヒータとが独立して設けられることとなる。なお、この場合でも、酸素ラジカルの発生のための専用の電熱ヒータによって空気の加熱も行われることとなる。

上に述べた実施形態において、電熱ヒータ２１のオンと同時に紫外線ランプ１８がオンするようにしたが、例えば紫外線ランプ１８のオンオフを独立して制御し、環境に応じてユーザがオンオフの設定を選択するようにしてもよい。

上に述べた実施形態において、酸素ラジカル発生物質３４，３４Ｂとともにまたはこれに代えて、他の方法により発生させた酸素ラジカルを用いることも可能である。また、プラズマ発生装置を用い、プラズマを発生させて空気を電離させ、これによって殺菌効果を追加するようにしてもよい。また、オゾン発生装置を用いてオゾンを発生させ、空気吸入口１３から空気排出口１４までの間で、発生させたオゾンを吸入した空気に混合するようにして殺菌効果を高めてもよい。また、酸素ラジカルを水に溶け込ませたイオン水を、流路ＲＲ内において噴霧することによって殺菌を行うようにしてもよい。その他、これらの方法の種々の組み合わせが可能である。

その他、電熱ヒータ２１、熱交換器１７、殺菌装置１の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質、温度などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明に係る殺菌装置の外観を示す斜視図である。 殺菌装置の断面図である。 電熱ヒータの形状の例を示す斜視図である。 電熱ヒータの構造の例を示す平面図および正面図である。 他の実施形態の電熱ヒータの構造の例を示す正面図である。

符号の説明

１ 殺菌装置
１１ 本体ケース
１３ 空気吸入口
１４ 空気排出口
１７ 熱交換器
１８ 紫外線ランプ
２１，２１Ｂ 電熱ヒータ
３１ ヒータ
３３ 本体
３４，３４Ｂ 酸素ラジカル発生物質
ＲＲ１〜５ 流路

Claims (5)

1. 本体に設けられた空気吸入口から吸入した空気が流路を通過する間に当該空気中に存在する細菌などを殺菌して空気排出口から排出する殺菌装置であって、
   前記流路中に、当該流路を通過する空気を加熱するための電熱ヒータが設けられており、且つ、前記電熱ヒータにより加熱されることによって酸素ラジカルを発生する酸素ラジカル発生物質が設けられており、
   前記流路を通過する空気中に存在する細菌などを、前記電熱ヒータによる高温と前記酸素ラジカル発生物質が発生する酸素ラジカルとによって殺菌するように構成されている、 ことを特徴とする殺菌装置。
2. 前記酸素ラジカル発生物質は、Ｃ１２Ａ７であり、前記電熱ヒータの表面に設けられてなる、
   請求項１記載の殺菌装置。
3. 前記酸素ラジカル発生物質は、前記電熱ヒータの一部の表面にのみ設けられており、
   前記電熱ヒータは、前記酸素ラジカル発生物質の設けられていない部分の発熱量を調整することによって温度調整を行うように制御されている、
   請求項１または２記載の殺菌装置。
4. 前記流路中に、前記電熱ヒータによって加熱される前の空気と加熱された後の空気との間で熱交換を行うための熱交換器が設けられており、
   前記酸素ラジカル発生物質は、前記電熱ヒータの一部の表面にのみ設けられており、
   前記電熱ヒータは、当該殺菌装置の起動時において空気の温度を殺菌に必要な温度まで加熱する際に前記酸素ラジカル発生物質の設けられていない部分をも含めて発熱させ、空気の温度が殺菌に必要な温度まで上昇した後においては前記酸素ラジカル発生物質の設けられている部分のみを発熱させるように制御されている、
   請求項１または２記載の殺菌装置。
5. 前記空気吸入口の近辺に、吸入した空気に紫外線を照射して殺菌を行うための紫外線ランプが設けられている、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の殺菌装置。